DE2509411C2 - Device for analyzing the emission content of the exhaust gases of an internal combustion engine - Google Patents
Device for analyzing the emission content of the exhaust gases of an internal combustion engineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Analysieren des Emissions-Gehalts der Abgase eines Verbrennungsmotors, mit einer Entnahmeeinrichtung zum Entnehmen einer vorbestimmten Menge der Abgase, mit wenigstens zwei Analysen-Röhrchen, die auf verschiedene, in den Abgasen enthaltene Bestandteile ansprechen und die mittels Verbindungsrohren jeweils mit der Entnahmeeinrichtung verbunden sind, sowie mit einer motorgetriebenen Pumpenanordnung zum Fördern der entnommenen Abgasmenge durch die Röhrchen.The invention relates to a device for analyzing the emission content of the exhaust gases of a Internal combustion engine, with a removal device for removing a predetermined amount of Exhaust gases, with at least two analysis tubes, which point to various components contained in the exhaust gases respond and which are each connected to the extraction device by means of connecting pipes, as well as with a motor-driven pump arrangement for conveying the extracted amount of exhaust gas through the Tube.
Verunreinigungen der Luft in Form von Kohlenmonoxyd (CO), unverbrannten Kohlenwasserstoffen und Stickstoff-Oxyden (NOx), üblicherweise als Emissions-Gehalt bezeichnet, treten in den Abgasen aller Verbrennungsmotoren auf und stellen eine Gefahr für die Umgebung dar. Ihr Ablassen in die Atmosphäre unterliegt deshalb gesetzlichen Vorschriften, deren !Durchsetzung jedoch Schwierigkeiten bereitet, da bisher kaum Vorrichtungen zur einigermaßen präzisen praktischen Überprüfung der Abgase bei einer größeren Anzahl von Kraftfahrzeugen und mit kurzen Testzeiten bekannt sind.Air pollution in the form of carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons and nitrogen oxides (NO x ), usually referred to as emissions, occurs in the exhaust gases of all internal combustion engines and poses a danger to the environment. Their release into the atmosphere is therefore subject to legal regulations, the enforcement of which is difficult, since there are hardly any devices known to date for the reasonably precise practical testing of the exhaust gases in a large number of motor vehicles and with short test times.
Die analytischen Methoden, die heute allgemein angewandt werden, sind langwierig und zeitraubend und können ganz allgemein hauptsächlich für die Überprüfung neuer Kraftfahrzeug-Modelle oder aber für die Fehlerermittlung an Kraftfahrzeug-Motoren verwendet werden. Um eine größere Anzahl von Kraftfahrzeugen regelmäßig zu überprüfen, bedarf es einer einfachen Vorrichtung, welche bei großer Präzision schnelle Ermittlung des Testergebnisses gewährleistet und welche für breiten Einsatz brauchbar ist.The analytical methods commonly used today are tedious and time consuming and can generally mainly for the review of new motor vehicle models or for the Error detection can be used on motor vehicle engines. To a larger number of motor vehicles To check regularly, a simple device is required, which is fast with great precision Determination of the test result guaranteed and which is useful for wide use.
Es ist bereits eine unmittelbar an den Auspuff eines Kraftfahrzeuges anschließbare Analysen-Vorrichtung bekannt (DE-OS 21 51435), die mit Hilfe parallel geschalteter Analysen-Röhrchen gleichzeitig den Gehalt einer Mehrzahl von Schadstoffen in den Abgasen zu ermitteln erlaubt. Hierbei werden die Auspuff-Gase nach Abkühlung und Ableitung von Kondensations-Wasser von einer Kammer aus teils parallel durch die aus der Kammer hinausführenden Analysen-RöhrchenIt is already an analysis device that can be connected directly to the exhaust of a motor vehicle known (DE-OS 21 51435), the content with the help of parallel analysis tubes at the same time allows to determine a plurality of pollutants in the exhaust gases. Here are the exhaust gases after cooling and drainage of condensation water from a chamber partly in parallel through the analysis tubes leading out of the chamber
abgepumpt und teils durch ein Überschuß-Abgaberohr nach außen abgelassen. Die bekannte Analysen-Vorrichtung
führt indessen nicht zu zuverlässigen Ergebnissen, da der Anteil der durch die einzelnen Analysen-Röhrchen
tretenden Abgase kaum festgelegt werden kann. Beispielsweise können unterschiedliche Strömungswiderstände
der verschiedenen Analysen-Röhrchen, in ihre Fassung nicht eingesetzte Analysen-Röhrchen,
wenn bestimmte Schadstoffe nicht analysiert werden sollen, oder auch ungleiche Drücke am Eingang
der Analysen-Röhrchen dazu führen, daß die einzelnen Röhrchen unterschiedliche Durchtritts-Anteile erhalten,
welche das Meßergebnis verfälschen.
Es ist außerdem bereits bekannt, bei Analysen-Gerä-pumped out and partly drained to the outside through an excess discharge pipe. The known analysis device, however, does not lead to reliable results, since the proportion of the exhaust gases passing through the individual analysis tubes can hardly be determined. For example, different flow resistances of the different analysis tubes, analysis tubes not inserted in their holder if certain pollutants are not to be analyzed, or also unequal pressures at the entrance of the analysis tubes can lead to the individual tubes receiving different passage proportions, which falsify the measurement result.
It is also already known that in analysis devices
Ίψτημν*τη*ννη riwfpir m ψ***γ\ tv Ίψτημν * τη * ννη riwfpir m ψ *** γ \ tv
ten, bei denen das Gas mit Hilfe eines zusammenpreßbaren Gummiballs durch ein Analysen-Röhrchen gesaugt wird, eine Strömungsdrossel vorzusehen, wekhe die Durchtriltsgeschwindigkeit des Gases durch das Analysen-Röhrchen reduziert (US-PS 25 69 895 und DE-PS 12 02 031). Mit diesen Geräten kann jedoch jeweils nur ein einziges Analysen-Röhrchen mit Gas beschickt werden. Außerdem dient die Drossel lediglich zur Konstanthaltung der Strömungsgeschwindigkeit, bzw. der Analysenzeitspanne, die aufgrund mechanischer Unzulänglichkeiten, Toleranzen und Ermüdungserscheinungen eier Sauganordnung sonst starken Schwankungen unterworfen wäre.th, in which the gas with the help of a compressible rubber ball through an analysis tube is sucked to provide a flow throttle, because the rate of passage of the gas through the analysis tube reduced (US-PS 25 69 895 and DE-PS 12 02 031). However, with these devices only a single analysis tube can be charged with gas. In addition, the throttle is only used to keep the flow rate constant or the analysis time, which is due to mechanical Deficiencies, tolerances and signs of fatigue in an otherwise severe suction arrangement Would be subject to fluctuations.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der sowohl eine einfache und schnelle als auch eine hinreichend genaue Analyse der Abgase möglich ist. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen haben zur Folge, daß das Verhältnis der durch die einzelnen Analysen-Röhrchen und gegebenenfalls durch nicht von Analysen-Röhrchen besetzte Durchgänge tretenden Gasmengen im wesentlichen durch die Strömungsdrosseln bestimmt wird, während der Einfluß des Strömungswiderstands der kommerziell erhältlichen Analysen-Röhrchen bzw. der leeren Durchgänge vernachlässigbar ist. Außerdem kann bei Kenntnis des Druckunterschieds aufgrund des im wesentlichen von Mal zu Mal konstanten Strömungswiderstands die Gesami-Durchtrittsmenge bestimmt werden. Die Parallelschaltung der Analysen-Röhrchen wird dadurch praktisch unabhängig von Toleranz-Schwankungen, so daß ein stabiles Gesamtsystem entsteht.In contrast, the invention is based on the object of a device of the type mentioned at the beginning to create a simple and quick as well as a sufficiently precise analysis of the exhaust gases is possible. This object is achieved by the device according to claim 1. The invention Measures have the consequence that the ratio of the individual analysis tubes and possibly Essentially, gas flows through passages not occupied by analysis tubes is determined by the flow restrictors, while the influence of the flow resistance of the commercial available analysis tubes or the empty passages is negligible. In addition, at Knowledge of the pressure difference due to the essentially constant flow resistance from time to time the Gesami penetration rate can be determined. The parallel connection of the analysis tubes is thereby practically independent of tolerance fluctuations, so that a stable overall system arises.
Wenn die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, das mehrere Teil-Gasströmungswege enthält, in die bzw. in einige von denen die Analysen-Röhrchen auswechselbar eingesetzt sind, und wenn die Drosselabschnitte in den Teil-Gasströmungswegen integriert sind, ergibt sich eine besonders einfache und handliche Bauweise der Analysen-Vorrichtung. Das Gehäuse schützt die Analysen-Röhrchen gegen mechanische Einwirkungen und kann gleichzeitig derart ausgestaltet werden, daß es entweder in der Hand gehalten oder auf einer Tischfläche abgestellt werden kann. Da die Drc:selabschnitte in den Teil-Gasströmungswegen integriert sind, sind irrtümliche Fehlmessungen nicht möglich, da unabhängig vom Vorhandensein eines Analysen-Röhrchens bei jedem Teil-Gasströmungsweg ein Dros. "-!abschnitt vorhanden ist.If the device has a housing containing a plurality of partial gas flow paths into or into some of which the analysis tubes are used interchangeably, and if the throttle sections are in the partial gas flow paths are integrated, the result is a particularly simple and handy design of the Analysis device. The housing protects the analysis tubes against mechanical effects and can be designed at the same time so that it can either be hand-held or placed on a table surface. Since the drc: sel sections are integrated in the partial gas flow paths, erroneous measurement errors are not possible because regardless of the presence of an analysis tube, a Dros for each partial gas flow path. "-!section is available.
Besonders vorteilhaft läßt sich die Vorrichtung bedienen, wenn das Gehäuse zum Auswechseln der Analysen-Röhrchen in zwei Teile zerlegbar ist. Die einfache Handhabung wird noch dadurch erleichtert, daß als Fassung zur Aufnahme von an beiden Enden konisch zulaufenden Analysen-Röhrchen an jedem der Teiie des Gehäuses der Analysen-Einrichtung ein Block aus elastischem Material befestigt ist und daß beide Blöcke aufeinander ausgerichtete Öffnungen aufweisen, die in Formgebung und Anzahl den Analysen-Röhrchen entsprechen und von denen die im auslaßseitig von den Analysen-Röhrchen gelegenen Block befindlichen öffnungen in jeweils als Drosselabschnitt wirkende kalibrierte Auslaßröhrchen übergehen. Die elastischen Materialblöcke gewährleisten eine zuverlässige Abdichtung an den beiden Enden der Analysen-Röhrchen. Nach dem Einsetzen der erforderlichen Analysen-Röhrchen ist die Vorrichtung durch einfaches Zusammensetzen der beiden Gehäu.ieieile betriebsbereit, ohne daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind.The device can be operated particularly advantageously when the housing is used to replace the Analysis tube can be dismantled into two parts. The simple handling is made even easier by that as a version for receiving tapered analysis tubes at both ends on each of the Part of the housing of the analysis device a block of elastic material is attached and that both Blocks have aligned openings, the shape and number of the analysis tubes and of which those in the outlet side of the Analysis tube located block located in openings each acting as a throttle section skip calibrated outlet tubes. The elastic blocks of material ensure a reliable seal at both ends of the analysis tube. After inserting the required analysis tubes the device is ready for operation by simply assembling the two housings, without additional measures are required.
Wenn die Drosselabschnitte durch den Block gesteckte, mit der jeweiligen Öffnung kommunizierende Kapillar-Röhrchen sind, ist gewährleistet, daß trotz der Elastizität des Materialblockes die Drosselabschnitte immer den gleichen Querschnitt aufweisen.When the throttle sections are inserted through the block, communicating with the respective opening Capillary tubes are guaranteed that the throttle sections despite the elasticity of the material block always have the same cross-section.
Eine besonders bedienungsfreundliche Anordnung ergibt sich, wenn die Vorrichtung einen Behälter variablen Volumens sowie eine den Behälter umgebende Druckkammer, eine Einrichtung zum Zu- bzw. Abführen von unter Druck stehendem Strömungsmedium sowie eine Umschalteinrichtung aufweist, durch welche der Behälter wahlweise mit der Entnahmeeinrichtung oder der Analysen-Einrichtung verbindbar ist. Auf diese Weise kann dem Behälter variablen Volumens jeweils ein gewisser Gasvorrat zugeführt werden, der über die Druckkammer mit Hilfe der Umschalteinrichtung stufenweise der Analysen-Einrichtung zugeführt wenden kann. Dadurch wird es auf einfachste Weise möglich, mit der gleichen Gasprobe mehrere Analysen-Vorgänge hintereinander vorzunehmen. Durch das Anbringen entsprechender Eichungen ist es außerdem möglich, die du.-ch das Gasvolumen im Behälter verdrängte Druckflüssigkeit zu messen, welche dem Gasvolumen im Behälter entspricht.A particularly user-friendly arrangement results when the device has a container variable volume as well as a pressure chamber surrounding the container, a device for supplying and Has discharge of pressurized flow medium and a switching device by which of the containers can optionally be connected to the removal device or the analysis device. In this way, a certain gas supply can be supplied to the variable volume container Gradually fed to the analysis device via the pressure chamber with the aid of the switching device can turn. This makes it very easy to carry out several analysis processes with the same gas sample one after the other. It is also by applying appropriate calibrations possible to measure the du.-ch the gas volume in the container displaced hydraulic fluid, which the Corresponds to the gas volume in the container.
Da bei der Gasentn?hme Druckschwankungen auftreten können, ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen der Entnahmeeinrichtung und dem Behälter ein Pufferbehälter zur Aufnahme von Gasen anschließbar ist. Der Pufferbehälter verhindert außerdem ein Überfüllen des Behälters.Because pressure fluctuations during gas extraction can occur, it is particularly advantageous if between the removal device and the container a buffer tank for holding gases can be connected. The buffer tank also prevents a Overfilling of the container.
Wenn zwischen den Pufferbehälter und die umgebende Atmosphäre ein Unterdruckteil eingeschaltet ist, kann das während der Probenentnahmezeit gesammelte Gas mit einem vorbestimmten Anteil von Frischluft gemischt werden.If a negative pressure part is switched on between the buffer tank and the surrounding atmosphere, the gas collected during the sampling time can be mixed with a predetermined proportion of fresh air be mixed.
Die Erfindung ist im folgenden in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below in an exemplary embodiment with reference to the drawings. It shows
— F i g. 1 eine schematische Darstellung der Einzelteile einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,- F i g. 1 a schematic representation of the individual parts of a device according to the invention,
— Fig.2 ein Gehäuse zur Aufnahme der Analysen-Röhrchen gemäß Fi g. 1 in vergrößertem Maßstab,- Fig. 2 a housing for receiving the analysis tubes according to Fi g. 1 on an enlarged scale,
— F i g. 3 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist an ein Auspuffrohr 10- F i g. 3 shows a modified embodiment.
As shown in FIG. 1, an exhaust pipe 10 is connected to it
eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs eine Einrichtung 11 zur Unterteilung des Gasstroms während der Durchführung des Tests angeschlossen.of a motor vehicle, not shown, a device 11 for dividing the gas flow during the Implementation of the test connected.
Die Einrichtung 11 zur Teilung des Gasstroms weist im Inneren im wesentlichen eine nicht näher dargestellte Verteilerkammer auf, an welche eine Anzahl von Auslaß-Rohren 12 mit gleichem Strömungswiderstand angeschlossen sind. Wie dargestellt, ist eines der Auslaß-Rohre mit einer Leitung 13 verbunden, welche ihrerseits an einen sackartigen Behälter 14, z. B. aus Kunststoff, angeschlossen ist. Der Strömungswiderstand der Leitung 13 bis zum Behälter 14 entspricht im wesentlichen dem Strömungswiderstand der anderen Auslaß-Rohre 12, welche jedoch, wie dargestellt, ins Freie münden In der Leitung 13 ist ein elektrisch befätigbares Ventil 15 vorgesehen, welches die Verbindung zwischen dem Auspuffrohr 10 und Behälter 14 während der Probenentnahme steuert.The device 11 for dividing the gas flow has inside essentially a not shown distribution chamber to which a number of Outlet pipes 12 are connected with the same flow resistance. As shown, one of the Outlet pipes connected to a line 13, which in turn is connected to a bag-like container 14, e.g. B. off Plastic, is attached. The flow resistance of the line 13 to the container 14 corresponds to im essentially the flow resistance of the other outlet pipes 12, which, however, as shown, ins Free open in the line 13 is an electrically operated valve 15 is provided, which the connection controls between the exhaust pipe 10 and container 14 during sampling.
Es ist anzunehmen, daß während der Probenentnahme der Verbrennungsmotor einem Testzyklus mit Belastungsschwankungen unterworfen wird. Ein derartiger Testzyklus wird durch eine nicht dargestellteIt can be assumed that the internal combustion engine is using a test cycle during sampling Is subjected to fluctuations in load. Such a test cycle is carried out by a not shown
Steuereinrichtung durchgeführt, welche ebenfalls das Öffnen bzw. das Schließen des Ventils 15 in an sich bekannter Weise bewirkt. Ersichtlicherweise wird dabei ein repräsentativer Anteil der Abgase, welche während des Testzyklus abgegeben werden, durch die Einrichtung 11 und die Leitwg 13 dem Behälter 14 zugeführt. Control device carried out, which also causes the opening and closing of the valve 15 in a manner known per se. It can be seen that a representative proportion of the exhaust gases which are emitted during the test cycle are fed to the container 14 through the device 11 and the Leitwg 13.
Bei der Durchführung derartiger Testzyklen stellt eines der wesentlichen Merkmale die Verwendung der Massenträgheit der Maschine selbst zur Belastungs-Simulierung dar, so daß lediglich eine Anzahl relativ ^kurzer Testläufe erforderlich ist, um den Testzyklus 'durchzuführen.When performing such test cycles, one of the essential features is the use of the Mass inertia of the machine itself represents the load simulation, so that only a number is relative ^ short test runs are required to complete the test cycle.
j Einrichtungen zur Analyse von Gasen in Form von !Analysen-Röhrchen, welche mit Chemikalien gefüllt sind, sind allgemein bekannt und gebräuchlich. Wenn Gas in bestimmter Zusammensetzung durch derartige •Analysen-Röhrchen gepreßt wird, verändern die Chemikalien die Farbe oder Zusammensetzung oder Dichte, und das Ausmaß einer derartigen Veränderung kann als Maß dafür gelten, wie hoch die Konzentration eines bestimmten Anteils im Gas ist, das durch das Röhrchen strömt.Devices for analyzing gases in the form of analysis tubes filled with chemicals are well known and in use. When gas in a certain composition is forced through such analysis tubes, the chemicals change color or composition or density, and the extent of such change can be taken as a measure of how high the concentration of a certain proportion in the gas is that is caused by the Tube flows.
Solche Analysen-Röhrchen zum Nachweis bzw. zur Anteilsbestimmung von CO und NO2 sind überall leicht erhältlich. Für Analysen-Röhrchen zur Bestimmung von Kohlenwasserstoffen ist die Situation insofern anders, als in Abgasen normalerweise verschiedene Kohlenwasserstoff-Verbindungen vorkommen und deshalb eine insgesamt repräsentative Verbindung ausgewählt werden muß. Für besonders exakt durchzuführende Untersuchungen kann es auch erforderlich sein, daß eine Mehrzahl von Verbindungen ausgewählt wird, welche dann separat analysiert werden- Insgesamt kann dabei die Art der Kohlenwasserstoffe in Abhängigkeit der Zusammensetzung des Treibstoffes sowie dessen Herkunft Schwankungen unterworfen sein.Such analysis tubes for the detection or determination of the proportion of CO and NO 2 are easily available everywhere. For analysis tubes for the determination of hydrocarbons, the situation is different in that various hydrocarbon compounds normally occur in exhaust gases and therefore an overall representative compound must be selected. For examinations to be carried out particularly precisely, it may also be necessary to select a plurality of compounds which are then analyzed separately. Overall, the type of hydrocarbons can be subject to fluctuations depending on the composition of the fuel and its origin.
Bei der beschriebenen Vorrichtung werden solche Analysen-Röhrchen eingesetzt, wobei ein Gehäuse zur Aufnahme von wenigstens zwei derartigen Röhrchen in Parallelschaltung vorgesehen ist. Selbstverständlich können jedoch auch mehr als zwei Röhrchen Verwendung finden, wie z. B. zur Ermittlung mehrerer Kohlenwasserstoff-Verbindungen oder anderer Bestandteile des Abgases.In the device described, such analysis tubes are used, with a housing for Receipt of at least two such tubes is provided in parallel. Of course however, more than two tubes can also be used, e.g. B. to determine several Hydrocarbon compounds or other components of the exhaust gas.
Ein derartiges Gehäuse 16 ist in F i g. 1 dargestellt. Dabei ist ein Dreiwege-Hahn 17 in der Leitung 13 vorgesehen, welcher während der Probenentnahme in der dargestellten Position das Auspuffrohr 10 mit dem Behälter 14 verbindet, während zur Durchführung der Analyse der Hahn 17 derart verdreht wird, daß der Behälter 14 mit dem Gehäuse 16 verbunden ist. Aufbau und Ausbildung des Gehäuses 16 werden nachstehend im Zusammenhang mit F i g. 2 näher erläutert werden.Such a housing 16 is shown in FIG. 1 shown. A three-way cock 17 is in the line 13 provided, which during the sampling in the position shown, the exhaust pipe 10 with the Container 14 connects while to carry out the analysis of the valve 17 is rotated so that the Container 14 is connected to the housing 16. The structure and configuration of the housing 16 are described below in connection with F i g. 2 will be explained in more detail.
Um das im Behälter 14 gesammelte Gas zum Gehäuse 16 sowie die darin gehaltenen Röhrchen zu pressen, ist der Behälter H in einer Druckkammer 18 angeordnet Die Druckkammer 18 ist dabei mit einer Versorgungseinrichtung für unter Druck stehende Flüssigkeit verbunden, welche einen Vorratsbehälter 19 für die Flüssigkeit (z. B. öl), eine Pumpe 20 sowie einen zweiten Dreiwege-Hahn 21 aufweist.In order to press the gas collected in the container 14 to the housing 16 and the small tubes held therein, the container H is arranged in a pressure chamber 18. The pressure chamber 18 is connected to a supply device for pressurized liquid, which has a storage container 19 for the liquid ( e.g. oil), a pump 20 and a second three-way valve 21.
Sofern die Druckkammer 18 zu Beginn der Probenentnahme mit Flüssigkeit gefüllt und der Behälter 1.4 zusammengepreßt ist, kann die Flüssigkeit aus der Druckkammer 18 über den Dreiwege-Hahn 21 entweichen, während das Gas in den Behälter 14 strömt. Dadurch wird die Expansion des Behälters 14 in keiner Weise durch das Vorhandensein der Flüssigkeil beeinträchtigt. Die Menge der ausströmenden Flüssigkeit ist gleichzeitig Maß für das gesammelte Gas-Volumen. If the pressure chamber 18 is filled with liquid at the beginning of sampling and the container 1.4 is compressed, the liquid can escape from the pressure chamber 18 via the three-way valve 21 while the gas flows into the container 14. As a result, the expansion of the container 14 is in no way affected by the presence of the liquid wedge. The amount of liquid flowing out is also a measure of the volume of gas collected.
Wenn im Betriebsablauf beide Hähne 17 und 21 umgeschaltet werden und gleichzeitig die Pumpe 20 betätigt wird, strömt Flüssigkeit zurück in die Druckkammer 18 und bewirkt auf diese Weise, daß das Gas aus dem Behälter 14 zum Gehäuse 16 gepreßt wird. Wie später noch ausführlicher beschrieben werden wird,If both taps 17 and 21 are switched over during the operating sequence and the pump 20 is actuated at the same time, liquid flows back into the pressure chamber 18 and in this way causes the gas to be forced out of the container 14 to the housing 16. As will be described in more detail later,
ίο hat dabei der Flüssigkeitsdruck gewissen Einfluß auf die Analyse.ίο the fluid pressure has a certain influence on the Analysis.
Während der Probenentnahme schwankt üblicherweise der Anfall von Gas zwischen Leerlauf der Maschine und Vollast. Aus diesem Grunde ist an den Hahn 17 ein Pufferbehälter 37 angeschlossen, in welchem das Gas, welches vom Behälter 14 nicht sofort aufgenommen werden kann, vorübergehend gespeichert wird. Der Pufferbehälter 37 kann wie dargestellt aus einem elastischen Balg bestehen, oder ersichtlicherweise auch z.B. als Zylinder mit entsprechend vorgespanntem Kolben ausgebildet sein. Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, weist der Pufferbehälter 37 ein Unterdruckventil 38 auf. Im Betriebsablauf schließt das Ventil 15 sofort, wenn die Probenentnahmezeit beendet ist, doch ist es häufig wünschenswert, im Behälter 14 ein yorbestimmtes Gas-Volumen für die Analyse zur Verfügung zu haben. In diesem Fail wird das während der Probenentnahmezeit gesammelte Gas mit einem vorbestimmten bzw. meßbaren Anteil von Frischluft gemischt, welcher durch das Unterdruckventil 38 angesaugt wird.During sampling, the amount of gas usually fluctuates between idle and Machine and full load. For this reason, a buffer tank 37 is connected to the tap 17, in which the gas, which cannot be taken up immediately by the container 14, is temporarily stored will. The buffer container 37 can as shown consist of an elastic bellows, or evidently can also be designed, for example, as a cylinder with a correspondingly preloaded piston. As shown in FIG. 1 As can be seen, the buffer container 37 has a vacuum valve 38. The valve closes during operation 15 immediately when the sampling time is up, but it is often desirable to have one in the container 14 yor have a certain gas volume available for the analysis. In this case it will be during the sampling time collected gas with a predetermined or measurable proportion of fresh air mixed, which is sucked in through the vacuum valve 38.
Die Analysen-Vorrichtung selbst kann ersichtlicherweise ohne weiteres getrennt von der Gas-Sammelvorrichtung angeordnet werden. In diesem Fall muß jedoch das gesammelte Gas im Behälter bzw. in den Behältern von der Leitung 13 getrennt und zur Analysen-Vorrichtung gebracht werden. In solchen Fällen kann vorteilhafterweise zunächst der Pufferbehälter 37 nach Abschluß der Gasentnahme-Phase in den Behälter 14 geleert werden, wobei das gesammelte Volumen kontrolliert wird. Anschließend kann dann der für die Analyse erforderliche Anteil in den Pufferbehälter 37 zurückgepreßt und in letzterem zur Analysen-Vorrichtung transportiert werden.As can be seen, the analysis device itself can easily be separated from the gas collecting device to be ordered. In this case, however, the collected gas must be in the container or in the containers separated from the line 13 and brought to the analysis device. In such cases advantageously first the buffer container 37 into the container 14 after the gas withdrawal phase has ended can be emptied, checking the collected volume. Then the for the Analysis required portion pressed back into the buffer container 37 and in the latter to the analysis device be transported.
In der praktischen Anwendung ist insbesondere darauf zu achten, daß im Gas enthaltene Feuchtigkeit nicht im Behälter 14 kondensiert, da sich in solchen Fällen bestimmte Verbindungen im Kondensat lösen können, was zu unrichtigen Meßergebnissen in den Analysen-Röhrchen führt. Da außerdem größere Volumenverringerung des Gases während der Analyse vermieden werden soll, muß besonders darauf geachtet werden, daß das Gas im Behälter 14 nicht abkühlt.In practical use, it is particularly important to ensure that the gas contains moisture does not condense in the container 14, since in such cases certain compounds in the condensate dissolve can, which leads to incorrect measurement results in the analysis tubes. Since there are also larger Particular care must be taken to avoid reducing the volume of the gas during the analysis be that the gas in the container 14 does not cool.
Aus diesem Grund sollte die Druckkammer 18 isoliert und/oder mit einer Heizeinrichtung versehen sein. Sofern in der Nähe der Probenentnahme-Vorrichtung Heißwasser unter dem üblichen Wasserdruck zur Verfügung steht, kann deshalb vorteilhaft die Pumpe 20 durch eine Verbindung zur Warmwasser-Versorgung ersetzt werden. Generell sollte die Temperatur der Druckkammer 18 zwischen etwa 40° und 50° C gehalten werden, was sich in bekannter Weise durch einen Thermostat steuern läßt.For this reason, the pressure chamber 18 should be insulated and / or provided with a heating device. If in the vicinity of the sampling device hot water under the usual water pressure for Is available, the pump 20 can therefore advantageously be connected to the hot water supply be replaced. In general, the temperature of the pressure chamber 18 should be kept between approximately 40 ° and 50 ° C become, which can be controlled in a known manner by a thermostat.
Es ist offensichtlich, daß auch ein elektrisches Heizelement oder' eine andere Wärmequelle in Verbindung mit der Druckkammer 18 und/oder den Verbin-• dungsleitungen verwendet werden kann, und daß auch ansteile der Flüssigkeit in der Druckkammer 18 LuftIt is obvious that there is also an electrical heating element or other heat source in connection with the pressure chamber 18 and / or the connecting lines • can be used, and that too proportion of the liquid in the pressure chamber 18 is air
oder ein anderes Gas Verwendung finden kann. Wesentlich ist jedoch in jedem Fall, daß die Bildung von Feuchtigkeit im Behälter 14 vermieden wird.or another gas can be used. However, it is essential in each case that the formation of Moisture in the container 14 is avoided.
Die Fähigkeit der Feuchtigkeit, Chemikalien zu lösen, ist eine Funktion der Zeit, in welcher Gas und Flüssigkeit bzw. Feuchtigkeit miteinander in Berührung sind, sowie weiter eine Funktion der Temperatur und der Oberfläche der Flüssigkeit. Anstelle des Aufheizens oder der Wärmeisolierung des Behälters 14 ist es deshalb auch möglich, eine Kühlfläche unmittelbar stromab'.värts der Einrichtung 11 einzusetzen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases nach dieser 'kühlfläche ist ziemlich hoch, so daß die Zeit, in der Gas fund Feuchtigkeit bzw. Flüssigkeit miteinander in ■Berührung kommen, ziemlich kurz ist, und die dabei [anfallende Flüssigkeit kann außerdem kontinuierlich ^abgeführt werden.The ability of moisture to dissolve chemicals is a function of the time in which gas and Liquid or moisture are in contact with each other, as well as a function of temperature and the surface of the liquid. Instead of heating or thermally insulating the container 14, it is therefore also possible to use a cooling surface immediately downstream of the device 11. the Flow rate of the gas after this' cooling surface is quite high, so that the time in the gas and when moisture or liquid come into ■ contact with one another, it is fairly brief, and that [Accumulated liquid can also be drained off continuously.
\ Ersichtlicherweise ist es durchaus möglich, anstelle des Behälters 14, welcher Gas diskontinuierlich zunächst während der Probenentnahmezeit speichert Und anschließend durch die Analysen-Vorrichtung strömen läßt, eine Gas-Pumpe oder dergleichen Einrichtung zu verwenden, welche kontinuierlich während des Entnahme-Vorgangs Gas durch die Analysen-Röhrcher! preßt. Auch in diesem Fall kann es wesentlich sein, einen Pufferbehälter zwischen dem Auspuffrohr und der Analysen-Vorrichtung vorzusehen. \ Can be seen, it is quite possible, of the container 14, which gas instead batchwise initially during the sampling period collects and then allowed to flow through the analysis device to use a gas pump or the like means which continuously during the extraction process gas through the Analysis tubes! presses. In this case, too, it can be essential to provide a buffer container between the exhaust pipe and the analysis device.
Ein Gehäuse 16 für drei Analysen-Röhrchen ist schematisch in F i g. 2 dargestellt, wobei das Gehäuse 16 einen Außenieil 22 aufweist, welcher mit einem Einlaß 23 und einem Auslaßteil 24 versehen ist, an welchem ein Auslaß 25 einstückig angeformt ist. Sowohl im Außentei! 22 als auch im Auslaßtesl 24 ist jeweils ein Block 26 bzw. 27 aus elastischem Material vorgesehen. Der Bäock 26 im Außenteil 22 ist mit drei Durchlässen 28 versehen, weiche jeweils in eine konisch zulaufende Öffnung 29 enden.A housing 16 for three analysis tubes is shown schematically in FIG. , Which is provided with an inlet 23 and an outlet 24 2, the housing 16 has a Außenieil 22, on which an outlet 25 is integrally formed. Both in the outer part! 22 as well as in the outlet part 24, a block 26 or 27 made of elastic material is provided in each case. The bracket 26 in the outer part 22 is provided with three passages 28, each of which ends in a conically tapering opening 29.
Der zweite Block 27 im Auslaßteil 24 ist ebenfalls mit drei ähnlichen konischen Öffnungen 30 versehen, welche in Durchlässe 31 übergehen. Die Durchlässe 3ί gehen in Kapillar-Röhrchen 32 über, weiche durch das elastische Material des Blocks 27 gesteckt sind. Die Kapillar-Röhrchen 32 weisen dabei insgesamt die gleiche Siromungseharakierisiik auf, d.h. säe haben insbesondere für gleiche Strömungs-Mengen jeweils gleichen Strömungs-Widerstand.The second block 27 in the outlet part 24 is also provided with three similar conical openings 30, which merge into passages 31. The passages 3ί go into capillary tubes 32, soft through the elastic material of the block 27 are inserted. The capillary tubes 32 have the total same siromungseharakierisiik, i.e. have säe in particular, the same flow resistance is always the same for the same flow rates.
Die Kapillar-Röhrchen 32 sind insbesondere deshalb besonders wesentlich, weil Analysen-Röhrchen 34 praktisch nicht mit jeweils gleichem Strömungs-Widerstand für verschiedene Analysen-Vorgänge erhältlich sind. Deshalb kann im praktischen Einsatz bei derartigen Analysen-Röhrchen auch bei einer Parallelschaltung von drei oder mehr Röhrchen Icein gleicher Strömungs-Widerstand erwartet werden. Es ist also eine zusätzliche Strömungs-Verteilung durch Erhöhung des Strömungs-Widerstands nach den Analysen-Röhrchen 34 vorzusehen. Das durchströmende Gas erreicht dabei gleichzeitig eine relativ hohe Dichte bei niederen Geschwindigkeiten, was den Analysen-Prozeß vereinfacht und beschleunigt. Das Gas, welches durch die drei Anaiysen-Röhrchen zu jeweils gleichen Teilen strömt, sollte vorzugsweise während einer Zeitdauer von etwa einer halben Minute bis zu einigen Minuten frei in die Lufi entweichen. Vm absolut sicher zu stellen, daß durch etwa unterschiedliche Strömungs-Widerstände in den Anaiysen-Röhrchen bzw. in der Serienschaltung aus Anaiysen-Röhrchen 34 und Kapillar-Röhrchen 32 keine Fehler entstehen, beträgt der Druckabfall an den Kapillar-Röhrchen 32 etwa 90—95% des gesamten Druckabfalls im Gehäuse 16.The capillary tubes 32 are particularly important because analysis tubes 34 are practically not available with the same flow resistance for different analysis processes. Therefore, in practical use with such analysis tubes, the same flow resistance can be expected even when three or more tubes are connected in parallel. An additional flow distribution is therefore to be provided by increasing the flow resistance downstream of the analysis tubes 34. At the same time, the gas flowing through reaches a relatively high density at low speeds, which simplifies and accelerates the analysis process. The gas which flows through the three analysis tubes in equal parts should preferably escape freely into the air over a period of about half a minute to a few minutes. In order to ensure absolutely that no errors arise due to different flow resistances in the analysis tubes or in the series connection of analysis tubes 34 and capillary tubes 32, the pressure drop across the capillary tubes 32 is about 90-95 % of the total pressure drop in the housing 16.
Die Kapillar-Röhrchen 32 können vorzugsweise eine Länge von etwa 30 mm aufweisen; sie sollten vom selben Stück geschnitten und einwandfrei entgratet sein. Darüber hinaus können sie vorzugsweise wie Injektionsnadeln durch den elastischen Block 27 bis in die konischen Öffnungen 30 gesteckt werden. In einem solchen Fall können die Kapillar-Röhrchen 32 ohne weiteres gegen gleichartige neue Kapillar-Röhrchen ausgetauscht werden, sofern eines der Röhrchen infolge von Verschmutzung verstopft wird.The capillary tubes 32 can preferably have a length of about 30 mm; they should from cut in the same piece and perfectly deburred. In addition, they can preferably be used like hypodermic needles be inserted through the elastic block 27 into the conical openings 30. In one In such a case, the capillary tubes 32 can easily be replaced by new capillary tubes of the same type replaced if one of the tubes becomes clogged due to contamination.
Ersichtlicherweise ist es ohne weiteres und ohne Verlassen des Grundgedankens der Erfindung möglich, das Gas auch mit Hilfe von Unterdruck durch die Anaiysen-Röhrchen 34 zu saugen, anstelle es mit Überdruck hindurchzupressen. In diesem Fall ist eine an sich bekannte Einrichtung zur Erzeugung von Unterdruck hinter dem Gehäuse 16, jedenfalls hinter den Kapillar-Röhrchen 32, vorzusehen.Obviously it is possible without further ado and without departing from the basic concept of the invention, to suck the gas through the analysis tubes 34 with the aid of negative pressure instead of using it To press through overpressure. In this case is a device known per se for generating negative pressure behind the housing 16, in any case behind the capillary tube 32, to be provided.
Wenn z. B. in der Druckkammer 18 Wasser-Druck zur Erzeugung des Überdrucks verwendet wird, ist damit zu rechnen, daß das Gehäuse 16 einem Innendruck von 5—6 kp/cm2 ausgesetzt wird; obwohl deshalb der Auslaßteil 24 leicht vom Außenteil 22 trennbar sein muß, ist die Gesaintkonstruktion so auszulegen, daß die genannten Teile während des Analysen-Vorgangs zuverlässig gegeneinander und zusammengepreßt gehalten werden. Zu diesem Zweck sind Außenteil 22 und Auslaßteil 24 beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 durch ein Gelenk miteinander verbunden, dessen Achse parallel zu der aus der Zeichnung ersichtlichen Trennlinie der beiden Teile verläuft. Zur Befestigung sind dabei Kammern 33 vorgesehen, welche schwenkbar am Außenteil 22 befestigt sind.If z. If, for example, water pressure is used in the pressure chamber 18 to generate the overpressure, it is to be expected that the housing 16 will be exposed to an internal pressure of 5-6 kg / cm 2; although the outlet part 24 must therefore be easily separable from the outer part 22, the overall construction is to be designed in such a way that the parts mentioned are reliably held against one another and pressed together during the analysis process. For this purpose, the outer part 22 and the outlet part 24 in the embodiment according to FIG. 2 connected to one another by a joint, the axis of which runs parallel to the dividing line of the two parts shown in the drawing. For fastening purposes, chambers 33 are provided, which are fastened pivotably on the outer part 22.
Die Anaiysen-Röhrchen 34 selbst, welche an sich vom Prinzip und der Funktionsweise her bekannt sind, weisen beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 eine Länge auf, welche der Länge des Gehäuses 16 angepaßt ist; sie sind darüber hinaus mit konischen Endstücken 35 versehen, deren Neigungswinkel etwas größer ist als der Neigungswinkel der konischen öffnung 29 bzw. 30. Dadurch wird zuverlässige Abdichtung gewährleistetThe analysis tubes 34 themselves, which are known per se in terms of their principle and functionality, In the embodiment according to FIG. 2, they have a length which is adapted to the length of the housing 16 is; they are also provided with conical end pieces 35, the angle of inclination is slightly larger than that The angle of inclination of the conical opening 29 or 30. This ensures a reliable seal
Anstelle des Behälters i4 kann beispielsweise auch ein Zylinder mit einem leichtgängig darin verschiebbaren Kolben Verwendung finden.Instead of the container i4, for example a cylinder with a piston that can be moved smoothly therein is used.
Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, weist jedes der Analysen-Röhrchea 34 einen Filter 36 am Auslaß-Ende auf und ist mit einer Skala versehen. Die Analysen-Röhrchen 34 sind vorzugsweise vor einem Hintergrund angeordnet, welcher entsprechend einem bestimmten Wagentyp oder Modell mit verschiedenen Farbabstufungen, z. B. grün, gelb und rot versehen ist; dies erleichtert die Ablesung des Testergebnisses, wie z. B. grün — zulässig, gelb — fraglich und rot — unzulässig. Diese Werte beziehen sich dabei jeweils auf den speziellen Wagentyp, für dessen Prüfung das Analysen-Röhrchen 34 eingesetzt wird. Die Farbmarkierungen sind deshalb vorzugsweise auf einer Karte angebracht, welche in einen nicht dargestellten Halter am Gehäuse 16 eingesteckt werden kann.As can be seen from FIG. 2, each of the analysis tubes 34 has a filter 36 at the outlet end and is provided with a scale. The analysis tubes 34 are preferably against a background arranged, which according to a certain type of car or model with different color gradations, z. B. green, yellow and red is provided; this makes it easier to read the test result, e.g. B. green - permitted, yellow - questionable and red - not permitted. These values relate to the special type of car, for the testing of which the analysis tube 34 is used. The color markings are therefore preferably mounted on a card, which is in a holder, not shown, on the housing 16 can be inserted.
Die· Auswertung des Testergebnisses setzt voraus, daß der überprüfte Verbrennungsmotor einwandfrei läuft Ein defektes Ventil z. B. oder eine verstellte Zündung hat nachteiligen Einfluß auf den Emissions-Gehalt Um deshalb den Zustand der Verbrennungsmaschine EU überprüfen, kann z. B. ihre Drehzahl oder auch die Anzahl von Zündungen eines Zylinders während desThe evaluation of the test result assumes that the checked internal combustion engine is faultless running A defective valve z. B. or a delayed ignition has a detrimental effect on the emission level Therefore, to check the state of the internal combustion engine EU, z. B. their speed or the Number of ignitions of a cylinder during the
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Testzyklus erfaßt und mit einem Normalwert verglichen werden.Test cycle recorded and compared with a normal value.
F i g. 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei welchem mit F i g. 1 vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Ersichtlicherweise wird dabei das Gas mittels einer Pumpenvorrichtung 40 durch die Analysen-Röhrchen 34 gesaugt. Außerdem istF i g. 3 shows a modified embodiment in which with FIG. 1 comparable parts with the same Reference numerals are provided. It can be seen that the gas is pumped by means of a pump device 40 sucked through the analysis tube 34. Also is
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als Puffereinrichtung 41 ein Zylinder 43 mit Kolben 42 und Feder 44 vorgesehen. Um Feuchtigkeit im Gas zu vermeiden, ist eine Kühlschlange 45 vorgesehen, die mit einer geeigneten Quelle für Kühlmedium versehen ist und wobei die Leitung 13 einen Hahn zum Abführen des Kondenswassers aufweist.a cylinder 43 with piston 42 as a buffer device 41 and spring 44 is provided. To avoid moisture in the gas, a cooling coil 45 is provided with a suitable source of cooling medium is provided and wherein the line 13 has a tap for discharging the Has condensation.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |